Корпус гиперзвукового летательного аппарата и способ его изготовления

Группа изобретений относится к авиационной и ракетной технике. Способ изготовления корпуса гиперзвукового летательного аппарата из композиционных материалов характеризуется тем, что изготавливают методом намотки или объемного плетения одну или более оболочек вращения, из которых нарезают по предварительно определенным координатам верхнюю и нижнюю панели обшивки корпуса летательного аппарата. Изготавливают носок, боковые кромки и донную крышку. Все детали жестко скрепляют между собой с образованием заданной аэродинамической формы корпуса аппарата. Корпус характеризуется использованием способа. Группа изобретений направлена на упрощение изготовления корпуса. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к авиационной и ракетной технике. Объектом изобретения является корпус гиперзвукового летательного аппарата, выполненный в виде двух панелей обшивки, носка, двух боковых кромок, донной крышки и способ изготовления такого корпуса.

Форма корпуса летательного аппарата (ЛА), реализующего планирующий полет с гиперзвуковой скоростью, должна обеспечивать аэродинамические характеристики аппарата, позволяющие выполнить требования как к ЛА, так и к комплексу с ЛА в целом.

Наиболее близким техническим решением является корпус гиперзвукового летательного аппарата HTV-2 (см. Environmental Assessment for Hypersonic Technology Vehicle 2 Flight Tests. Acquisition Civil/Environmental Engineering Space and Missile Systems Center, Los Angeles Air Force Base, California, February 2009), выполненный по схеме «волнолет» и обладающий большим аэродинамическим качеством. Как и преобладающее большинство корпусов существующих и разрабатываемых в настоящее время гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА), корпус HTV-2 имеет сложную и неосесимметричную форму. Недостатком таких корпусов является исключительная сложность и затратность в изготовлении, так как они содержат элементы уникальной формы.

Известен корпус гиперзвукового ракетоплана Shefex II (см. Key Experiments within the Shefex II Mission, German Aerospace Center, DLR, Institute of Aerodynamics and Flow Technology, Braunschweig/Cologne, IAC-08-D2.6.4), обладающий веретенообразной формой, состоящий из плоских граней. Такой корпус обладает высокой технологичностью, расположение отдельных элементов корпуса аппарата обеспечивает удобство и минимальную трудоемкость при сборке. Основным недостатком рассмотренного корпуса является сложность получения высокого аэродинамического качества, что не позволяет получить высокие летно-технические характеристики изделия.

К корпусу аппарата, совершающего полет на больших скоростях, выдвигается ряд требований (минимальная масса, максимальные жесткость и прочность, стойкость к температурным нагружениям и другие), которые обеспечиваются выбором материала и совершенством технологии изготовления конструкции из данного материала. В настоящее время главным классом материалов, удовлетворяющих всему комплексу перечисленных требований, являются композиты.

Технической задачей предлагаемого изобретения является изготовление корпуса гиперзвукового летательного аппарата из композиционных материалов, обладающего высоким аэродинамическим качеством, простотой изготовления и малой затратностью.

Решением поставленной задачи является корпус гиперзвукового летательного аппарата из композиционных материалов, отличающийся тем, что корпус аппарата выполнен составным, в виде двух панелей обшивки, носка, двух боковых кромок и донной крышки, жестко скрепленных между собой, а также способ изготовления такого корпуса, отличающийся тем, что методом намотки или объемного плетения изготавливают одну или более оболочек вращения, из полученных оболочек нарезают по предварительно определенным координатам панели обшивки корпуса летательного аппарата, изготавливают носок, боковые кромки и донную крышку, все детали жестко скрепляют между собой с образованием заданной аэродинамической формы аппарата.

Для пояснения способа изготовления корпуса гиперзвукового летательного аппарата представлены следующие графические материалы:

- на фигуре 1 представлен схематический вид создания теоретического обвода корпуса как области пересечения двух оболочек вращения;

- на фигуре 2 представлен схематический вид осесимметричной заготовки из композиционного материала с размеченной границей панели обшивки;

- на фигуре 3 представлен схематический вид нескольких панелей обшивки, вырезанных из одной осесимметричной заготовки;

- на фигуре 4 представлен схематический вид корпуса ГЛА с разнесенными элементами, где

1 - носок, 2 и 3 - нижняя и верхняя панели обшивки, 4 и 5 - боковые кромки, 6 - донная крышка;

- на фигуре 5 представлен схематический вид корпуса ГЛА в собранном виде.

При проектировании корпуса гиперзвукового летательного аппарата создают теоретический обвод корпуса как область пересечения двух оболочек вращения (см. фиг. 1), оси которых расположены в одной плоскости под углом друг к другу. Оптимальная форма корпуса выбирается из условия получения наилучших аэродинамических характеристик корпуса аппарата при наложенных ограничениях по габаритным размерам и внутреннему объему. Затем по теоретическим обводам корпуса строят отдельные элементы (верхняя и нижняя панели обшивки, носок, правая и левая боковые кромки, донная крышка), определяют их форму с учетом способа соединения элементов в единую конструкцию (см. фиг. 4), производят образмеривание элементов. Жестко соединенные между собой элементы образуют корпус аппарата заданной аэродинамической формы (см. фиг. 5).

Аэродинамическое качество ГЛА, корпус которого спроектирован по описанному способу, сопоставимо с качеством «волнолета» аналогичных габаритных размеров, подъемная сила которого формируется за счет системы присоединенных скачков уплотнения. Различие составляет не более 20%. Снижение аэродинамического качества компенсируется увеличением внутреннего объема корпуса аппарата и сравнительной простотой его изготовления.

Наиболее крупными и трудоемкими элементами корпуса являются панели обшивки (поз. 2, поз. 3 на фиг. 4). При отсутствии у аппарата оси симметрии, панели обшивки изготавливают способом контактного формования, требующим соответствующей оснастки, которая, в свою очередь, создается под каждый технологический переход. Также способ контактного формования имеет ряд недостатков, которые проявляются в условиях серийного производства. К ним относятся: значительный разброс показателей физико-механических свойств изделий, длительность процесса формования, тяжелые условия труда.

Предлагаемый корпус не осесимметричен, но каждая из панелей обшивки является частью осесимметричной оболочки вращения и может быть вырезана из нее.

Методами намотки или объемного плетения изготавливают одну или более оболочки вращения.

Процесс намотки заключается в укладке нити, жгута, ленты или ткани на вращающуюся или неподвижную оправку и отверждении оболочки вращения на оправке. Существует множество способов укладки: спиральная намотка, закатка, продольно-поперечная, по геодезическим линиям, хордовая, обмотка неподвижной оправки и т.д. Совершенство процесса изготовления оболочек вращения методом намотки определяет возможность его автоматизации и механизации. Как правило, намоткой изготавливают осесимметричные оболочки вращения, используя достаточно простую технологическую оснастку. При намотке однонаправленных лент, жгутов, нитей получают оболочки вращения с максимальными физико-механическими показателями.

Метод объемного плетения также обладает высокой степенью автоматизации и механизации. Процесс плетения проходит быстро и с минимальным повреждением волокон. Также как и при методе намотки, получают оболочки вращения с максимальными физико-механическими показателями.

На изготовленных одной или более оболочках вращения обозначают границы будущих панелей обшивки (см. фиг. 2) по координатам, которые определяют исходя из оптимальной формы аппарата с требуемым аэродинамическим качеством, каждую из оболочек разрезают не менее чем на две панели обшивки корпуса летательного аппарата (см. фиг. 3).

Из композиционных материалов, обладающих высокой теплостойкостью, изготавливают боковые кромки, носок и донную крышку ГЛА. В настоящее время теплонагруженные детали изготавливают из углеродных композитов тремя основными способами: пропиткой смолой волокнистого каркаса и карбонизацией; осаждением углерода из газовой фазы между волокнами каркаса; сочетанием пропитки смолой и карбонизации с осаждением углерода из газовой фазы.

Способ получения деталей из углеродных композиционных материалов путем осаждением углерода из газовой фазы между волокнами каркаса перспективен, поскольку позволяет создавать материалы любой архитектуры с любыми наперед заданными свойствами при этом даже послойно. Например, можно осаждать таким образом не только углерод, но и такие материалы, как цирконий, медь, тантал и другие, осаждать послойно, придавая КМ различные желаемые свойства.

После изготовления всех деталей осуществляют сборку корпуса, для чего жестко соединяют панели обшивки, боковые кромки, носок и донную крышку в единую конструкцию.

Предлагаемый способ позволяет создать корпус гиперзвукового летательного аппарата с высоким аэродинамическим качеством, существенно снизить трудоемкость изготовления такого корпуса, обеспечить уменьшение временных и финансовых затрат.

1. Способ изготовления корпуса гиперзвукового летательного аппарата из композиционных материалов, отличающийся тем, что методом намотки или объемного плетения изготавливают одну или более оболочек вращения, из полученных оболочек нарезают по предварительно определенным координатам верхнюю и нижнюю панели обшивки корпуса летательного аппарата, изготавливают носок, боковые кромки и донную крышку, все детали жестко скрепляют между собой с образованием заданной аэродинамической формы корпуса аппарата.

2. Корпус гиперзвукового летательного аппарата из композиционных материалов, полученный способом по п. 1, отличающийся тем, что корпус аппарата выполнен составным, в виде верхней и нижней панелей обшивки, носка, двух боковых кромок и донной крышки, жестко скрепленных между собой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам прочностных испытаний самолета. Для оценки нагружения конструкции самолета при летных прочностных испытаниях измеряют значения силовых факторов реакции конструкции датчиками деформаций, размещенными на конструкции самолета, передают измеренные значения и значения параметров полета из памяти бортовых регистраторов в память компьютеров, строят, обучают и тестируют четыре искусственные нейронные сети.

Изобретение относится к области оценки безопасности полетов авиационной техники. Сущность: оценку осуществляют с учетом времени эксплуатации авиационной техники до последнего капитального ремонта эквивалентом повреждаемости крыла и коэффициентом технического состояния, зависящим от степени коррозионного и биологического поражения деталей и агрегатов воздушного судна по формуле: где α1 - коэффициент, характеризующий скорость накопления неустранимого износа; Ткр - время эксплуатации воздушного судна до последнего капитального ремонта; kэкв - эквивалент нагруженности крыла; t - время эксплуатации воздушного судна после последнего капитального ремонта; KТС - коэффициент технического состояния, Тмежрем - назначенный межремонтный срок службы воздушного судна; w - весовой коэффициент, значение которого определено по результатам обработки экспертной информации; γ - расчетный коэффициент.

Крыло с естественным ламинарным обтеканием для сверхзвукового летательного аппарата, в котором форма поперечного сечения крыла в направлении по хорде крыла в каждой точке по размаху крыла выбирается таким образом, что кривизна вблизи передней кромки имеет заранее заданное значение 1/3 или менее по сравнению с нормальной формой поперечного сечения в области линейного элемента 0,1% длины хорды крыла.

Изобретение относится к установке для обработки конструктивных элементов воздушного судна при помощи станции для обработки. Установка содержит позиционирующее устройство для установки и перемещения конструктивного элемента, манипулятор с инструментальным средством, погрузочно-разгрузочную зону, которая расположена на расстоянии от рабочей зоны, и транспортировочное устройство, выполненное с возможностью перемещения полностью конструктивного элемента, установленного на позиционирующем устройстве, между рабочей зоной и погрузочно-разгрузочной зоной.
Изобретение относится к области авиации, в частности к гидравлическим системам воздушных судов. При удалении растворенного воздуха из рабочей жидкости гидравлической системы летательного аппарата рабочая жидкость через перекрывное устройство удаляется в наземный бак.
Изобретение относится к области авиации, в частности к гидравлическим системам летательных аппаратов. Устройство для удаления растворенного в рабочей жидкости воздуха содержит гидронасос с автономным приводом и гидравлический бак с перекрывным устройством.

Группа изобретений относится к автоматизированному способу и устройству осмотра объектов. Для осмотра объекта определяют область пространства с множеством сегментов, содержащую объект, предоставляют некоторое количество сенсорных систем с необходимым уровнем качества для генерации данных о поверхности объекта, передают данные в компьютерную систему, обнаруживают наличия несоответствий путем сравнения полученных данных с исходными данными, которые получают после производства объекта или генерируют посредством модели объекта, определяют работы по техническому обслуживанию, отправляют передвижную тестирующую систему к месту несоответствий, осуществляют неразрушающий контроль.

Изобретение относится к способу установки крепежного приспособления, такого как кронштейн, на конструкцию корпуса транспортного средства для монтажа или крепления предметов или систем к конструкции.

Изобретение относится к области авиации, в частности к наземным стендам для отработки аварийного покидания летательных аппаратов. Стенд для испытаний и демонстрации аварийного покидания вертолета содержит силовое основание с опорными стойками и два ложемента, установленные на стойках через опорные ролики.

Изобретение относится к области космонавтики, в частности к способам сборки головных частей и устройствам для их сборки. Космическая головная часть (КГЧ) содержит полезную нагрузку, переходный отсек, головной обтекатель (ГО), которые соединяют между собой в вертикальном положении.

Изобретение относится к конструктивному узлу крепления первого компонента ко второму компоненту и направлено на упрощение конструкции и упрощение монтажа узла. Предлагается конструктивный узел, содержащий первый компонент с покатой поверхностью, и крепежный узел для крепления первого компонента ко второму компоненту, крепежный узел включает в себя гнездовую колодку из упруго деформируемого материала, закрепленную к покатой поверхности первого компонента таким образом, чтобы она принимала контур покатой поверхности, и множество крепежных гнезд, закрепленных к гнездовой колодке, в которые вставляется соответствующий крепеж.

Группа изобретений относится к конструктивным элементам фюзеляжа. Стыковая накладка (28) для соединения отсеков фюзеляжа содержит полоску (30), предназначенную для создания перемычки между отсеками фюзеляжа, срезной элемент (38), накладывающийся на полоску, и соединительный элемент (32), позиционированный между полоской и срезным элементом так, чтобы полоска и срезной элемент были расположены с промежутком.

Изобретение относится к сборной панели, усиленной элементом жесткости, имеющим законцовку. Сборная панель содержит панель, элемент жесткости, фитинг.

Изобретение относится к элементу фюзеляжа летательного аппарата (ЛА), содержащего секцию фюзеляжа и средства соединения для соединения со смежной секцией. Элемент фюзеляжа содержит секцию, содержащую обшивку и средства соединения со смежной секцией.

Изобретение относится к области авиационной техники и касается силовых авиационных конструкций из полимерных композиционных материалов, в частности к силовой конструкции отсека фюзеляжа гражданского самолета.

Изобретение относится к композитным материалам и касается устройства для защиты композитных материалов от электромагнитного воздействия. Отверждаемый гибкий устойчивый к электромагнитному воздействию ламинат включает слой электропроводного металлического материала и термореактивный полимер, в котором внешняя поверхность ламината включает снимаемый лист подложки в контакте с полимером, и ламинат дополнительно включает практически нетрансформируемый лист твердого материала.

Изобретение относится к соединению секции фюзеляжа летательного аппарата со смежной секцией. Элемент фюзеляжа содержит первую секцию.

Изобретение относится к сборке салона воздушного судна (ВС) и касается предварительной сборки и встраивания части салона ВС в конструкцию ВС. Устройство содержит сборочную раму, предназначенную для предварительной сборки части салона ВС, и систему перемещения для прикрепления предварительно собранной части салона к сборочной раме и для ввода со скольжением от сборочной рамы в открытую секцию конструкции ВС.

Изобретения относятся к области строительных сотовых конструкций. Сотовый заполнитель многослойной панели по первому варианту представляет собой объемную структуру из композиционного материала в виде ячеек в форме правильных полых шестигранных призм, имеющих общую грань с каждой из соседней.

Заявленные изобретения относятся к вариантам цельной конструкции и к способам их изготовления. Цельная конструкция включает многослойный металловолокнистый лист, содержащий неметаллические и металлические слои, крайний внутренний металлический слой и добавочный слой, присоединенный к крайнему внутреннему металлическому слою путем сварки трением с перемешиванием.

Изобретение относится к области фармацевтики и может быть использовано для упаковывания гранулярной композиции, содержащей антибиотик пенем. Упаковка лекарственного продукта содержит упаковочную пленку, включающую один или более слоев материала основы из термопластической смолы, алюминиевую фольгу и адсорбционный слой, уложенные стопкой последовательно.

Группа изобретений относится к авиационной и ракетной технике. Способ изготовления корпуса гиперзвукового летательного аппарата из композиционных материалов характеризуется тем, что изготавливают методом намотки или объемного плетения одну или более оболочек вращения, из которых нарезают по предварительно определенным координатам верхнюю и нижнюю панели обшивки корпуса летательного аппарата. Изготавливают носок, боковые кромки и донную крышку. Все детали жестко скрепляют между собой с образованием заданной аэродинамической формы корпуса аппарата. Корпус характеризуется использованием способа. Группа изобретений направлена на упрощение изготовления корпуса. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх